来自六个欧洲国家的20多名研究人员，通过连接十台超精密光学钟，进行了一项前所未有的比对研究。这些光学钟利用激光测量原子能级跃迁，其精度远超传统铯原子钟，理论上在数十亿年内误差不超过一秒。实验通过38次频率比测量，检验了时钟间的一致性，并探索了使用卫星GPS信号和定制光纤电缆进行长距离连接的技术可行性。研究旨在为更新世界对一秒的定义，可能从铯钟转向光学钟提供关键数据和支持。虽然部分结果存在不一致，但此次大规模同步比对为识别问题、提升光学时钟的精度和可靠性提供了重要信息，并为未来的物理学基础研究开辟了新途径。

✨ **光学钟的超高精度与潜在应用**：光学钟利用激光测量原子能级跃迁，精度极高，理论上可在数十亿年内误差不超过一秒。这种精确的时间和频率信号对于GPS、电网管理和金融交易同步等关键技术至关重要，并可能成为未来定义世界标准时间的工具。

🌐 **大规模跨国时钟比对实验**：来自六个欧洲国家的20多名研究人员联合比对了十台超精密光学钟，进行了38次频率比测量，这是前所未有的规模。实验旨在检验时钟间的一致性，并提高测量精度，为更新世界对一秒的定义提供数据支持。

🛰️ **长距离连接技术的探索与挑战**：研究人员尝试了卫星GPS信号和定制光纤电缆两种连接方法。虽然光纤链路精度更高，但覆盖距离有限；GPS信号则受噪音和信号问题影响精度。同一实验室内的时钟通过短光纤连接能进一步降低不确定性。

🔬 **实验结果与未来研究方向**：虽然实验中观察到了一些不一致之处，但同时比较多台时钟并采用多种关联技术，有助于研究人员识别问题根源。研究表明，光学时钟的精度和可靠性仍需进一步提升，以满足国际计时需求，同时该装置也为暗物质探测等基础物理研究提供了平台。

🤝 **协作与方法论的重要性**：此次研究的成功执行，得益于协调一致的测量方法和跨国研究团队的紧密合作。通过这种协调一致的测量，不仅能检验时钟的一致性，还能提供更可靠的研究结果，为科学进步奠定基础。

为了进一步提高计时精度，来自六个欧洲国家的研究人员联手同时对十台超精密光学钟进行了比对——这在此前从未进行过如此规模的研究。这些光学钟利用激光测量原子在能级之间的跃迁，比传统的铯原子钟精确得多。事实上，光学钟在数十亿年的时间里，误差可能不超过一秒。

为了检验这些时钟之间的一致性，研究团队进行了38次测量，即所谓的频率比。其中四次测量从未直接进行过，许多测量的精度都比以往更高。这项实验有助于我们更接近更新世界对一秒的定义，或许可以从铯钟转换为光学钟。

英国国家物理实验室的海伦·马戈利斯表示：“原子钟提供的精确时间和频率信号对于 GPS、电网管理和保持金融交易同步等许多日常技术至关重要。”

将这些时钟进行长距离连接非常棘手。科学家们使用了两种连接方法：卫星GPS信号和定制光纤电缆。所有时钟都可以使用GPS，但由于噪音和信号问题，其精度并不理想。法国、德国和意大利使用的光纤链路精度提高了100倍，但只能覆盖短距离。对于同一实验室中的时钟，例如德国和英国的时钟，短光纤电缆有助于进一步降低不确定性。

该研究结果发表在《光学》（Optica）杂志上，这是一本专注于光学科学的期刊。研究团队还比较了不同系统中各种频率比的差异，以发现任何不匹配或模式。

意大利国家原子能研究所（INRiM）的马可·皮佐卡罗（Marco Pizzocaro）表示：“这些测量结果提供了关键信息，表明光学时钟还需要进行哪些工作才能达到国际计时所需的精度和可靠性。” 他补充说，该装置就像一个分布式实验室，可以用于更深入的物理研究，例如寻找暗物质或测试物理学的基础。

协调所有十个时钟，并让它们在六个国家同步运行，需要大量的准备工作。有些结果与预测不符，但如此多的时钟同时运行，有助于发现问题所在。

“并非所有结果都符合我们的预期，而且我们在测量中观察到了一些不一致之处，”NPL 的 Rachel Godun 说道。“然而，同时比较这么多时钟，并使用多种技术来关联时钟，使得我们更容易识别问题的根源。”

研究人员表示，需要开展更多工作来降低测量不确定性，并确保这些光学时钟长期可靠。如果能做到这一点，这些时钟可能很快就会成为我们用来定义全球时间的时钟。正如芬兰VTT MIKES的 Thomas Lindvall所说：“通过一套协调一致的测量方法，我们既可以检验一致性，又能提供更可靠的结果。”

来源：Optica（链接1、链接2）